{"id":15152,"date":"2020-01-04T14:25:43","date_gmt":"2020-01-04T14:25:43","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/was-ist-bortrifluorid-proportionalzahler-bf3-definition\/"},"modified":"2020-07-07T11:20:39","modified_gmt":"2020-07-07T11:20:39","slug":"was-ist-bortrifluorid-proportionalzahler-bf3-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-bortrifluorid-proportionalzahler-bf3-definition\/","title":{"rendered":"Was ist Bortrifluorid-Proportionalz\u00e4hler – BF3 – Definition"},"content":{"rendered":"
\n
Eine der Methoden zum Nachweis von Neutronen unter Verwendung eines Proportionalz\u00e4hlers ist die Verwendung des Gases Bortrifluorid (BF3) anstelle von Luft in der Kammer.\u00a0Bortriflourid-Proportionalz\u00e4hler – BF3<\/div>\n<\/div>\n
<\/div>\n
\n
\n

Ein\u00a0\u00a0Proportionalz\u00e4hler<\/strong><\/a>\u00a0, auch als\u00a0\u00a0Proportionaldetektor bezeichnet<\/strong>\u00a0, ist ein elektrisches Ger\u00e4t, das verschiedene Arten von ionisierender Strahlung erfasst.\u00a0Die Spannung des Detektors wird so eingestellt, dass die Bedingungen dem\u00a0\u00a0proportionalen Bereich entsprechen<\/a>\u00a0.\u00a0In diesem Bereich ist die Spannung hoch genug, um die Prim\u00e4relektronen mit ausreichender Beschleunigung und Energie zu versorgen, damit sie zus\u00e4tzliche Atome des Mediums ionisieren k\u00f6nnen.\u00a0Diese gebildeten Sekund\u00e4rionen (\u00a0Gasverst\u00e4rkung<\/strong>\u00a0) werden ebenfalls beschleunigt und verursachen einen als\u00a0Townsend-Lawinen<\/strong><\/a>\u00a0bekannten Effekt\u00a0\u00a0, der einen einzigen gro\u00dfen elektrischen Impuls erzeugt.\u00a0Gasproportionalz\u00e4hler arbeiten \u00fcblicherweise in hohen elektrischen Feldern in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von 10 kV \/ cm und erzielen typische\u00a0Verst\u00e4rkungsfaktoren von etwa 10\u00a05<\/sup><\/strong>\u00a0.\u00a0Da der Verst\u00e4rkungsfaktor stark von der angelegten Spannung abh\u00e4ngt, ist die gesammelte Ladung (Ausgangssignal) auch von der angelegten Spannung abh\u00e4ngig und Proportionalz\u00e4hler ben\u00f6tigen eine konstante Spannung.<\/p>\n

<\/p>\n

Dies ist ein subtiler, aber wichtiger Unterschied zwischen\u00a0\u00a0Ionisationskammern<\/a>\u00a0\u00a0und\u00a0\u00a0Proportionalz\u00e4hlern<\/strong>\u00a0.\u00a0Eine Ionisationskammer erzeugt einen Strom, der proportional zur Anzahl der pro Sekunde gesammelten Elektronen ist.\u00a0Dieser Strom wird gemittelt und verwendet, um einen Anzeigewert in Bq oder \u03bcSv \/ h zu steuern.\u00a0Proportionalz\u00e4hler<\/strong>\u00a0\u00a0funktionieren auf diese Weise nicht.\u00a0Stattdessen verst\u00e4rken sie jeden der einzelnen Ionisationsst\u00f6\u00dfe, sodass jedes Ionisationsereignis separat erfasst wird.\u00a0Sie messen daher die Anzahl der ionisierenden Ereignisse (weshalb sie als Z\u00e4hler bezeichnet werden).\u00a0In der nuklearen Instrumentierung werden\u00a0Bortrifluorid-Proportionalz\u00e4hler<\/strong>\u00a0(BF3) h\u00e4ufig als\u00a0Quellbereichsdetektoren verwendet<\/a>\u00a0.<\/p>\n

BF\u00a03<\/sub>\u00a0\u00a0Proportionalz\u00e4hler<\/h2>\n

Da die Neutronen\u00a0\u00a0elektrisch neutrale Teilchen sind, sind<\/strong>\u00a0\u00a0sie haupts\u00e4chlich\u00a0\u00a0starken Kernkr\u00e4ften ausgesetzt,<\/a>\u00a0\u00a0jedoch keinen elektrischen Kr\u00e4ften.\u00a0Daher\u00a0ionisieren<\/strong>\u00a0Neutronen\u00a0\u00a0nicht direkt<\/strong>\u00a0\u00a0und m\u00fcssen in der Regel\u00a0\u00a0\u00a0in geladene Teilchen\u00a0umgewandelt<\/strong>\u00a0werden, bevor sie nachgewiesen werden k\u00f6nnen.\u00a0Im Allgemeinen muss jeder Neutronendetektortyp mit einem Konverter (um Neutronenstrahlung in \u00fcbliche nachweisbare Strahlung umzuwandeln) und einem der herk\u00f6mmlichen Strahlungsdetektoren (Szintillationsdetektor, Gasdetektor, Halbleiterdetektor usw.) ausgestattet sein.<\/p>\n

Ionisationskammern<\/a>\u00a0werden h\u00e4ufig als Vorrichtung zum Erfassen geladener Teilchen verwendet.\u00a0Wenn beispielsweise die innere Oberfl\u00e4che der Ionisationskammer mit einer d\u00fcnnen Schicht Bor beschichtet ist, kann die (n, alpha) -Reaktion stattfinden.\u00a0Die meisten (n, alpha) -Reaktionen von thermischen Neutronen sind\u00a0\u00a010B (n, alpha) -7Li-\u00a0<\/strong>\u00a0Reaktionen, die mit einer\u00a0Gamma-Emission<\/a>\u00a0von 0,48 MeV einhergehen\u00a0\u00a0.<\/p>\n

<\/a><\/p>\n

Dar\u00fcber hinaus weist das Isotop Bor-10 einen hohen (n, alpha) Reaktionsquerschnitt entlang des gesamten\u00a0\u00a0Neutronenenergiespektrums auf<\/a>\u00a0.\u00a0Das Alpha-Teilchen bewirkt eine Ionisierung innerhalb der Kammer, und ausgesto\u00dfene Elektronen verursachen weitere sekund\u00e4re Ionisierungen.<\/p>\n

Ein anderes Verfahren zum Nachweis von Neutronen unter Verwendung eines Proportionalz\u00e4hlers besteht darin, das Gas\u00a0\u00a0Bortrifluorid<\/strong>\u00a0\u00a0(BF\u00a03<\/sub>\u00a0) anstelle von Luft in der Kammer zu verwenden.\u00a0Die einfallenden Neutronen produzieren Alpha-Partikel, wenn sie mit den Boratomen im Detektorgas reagieren.\u00a0Mit beiden Methoden k\u00f6nnen Neutronen im Kernreaktor nachgewiesen werden.\u00a0Es ist zu beachten, dass BF\u00a03<\/sub>\u00a0\u00a0Z\u00e4hler \u00fcblicherweise im Proportionalbereich betrieben werden.<\/p>\n

Quellbereichsdetektoren<\/h2>\n

Die\u00a0Quellenbereichsdetektoren<\/strong>\u00a0\u00fcberwachen den Neutronenfluss (Reaktorleistung) bei den niedrigsten Abschaltpegeln und liefern Anzeigen, Alarme und Reaktorausl\u00f6sungen.\u00a0Das Instrumentarium f\u00fcr den Quellenbereich besteht normalerweise aus zwei oder vier Quellenbereichskan\u00e4len, von denen jeder \u00fcber einen eigenen Detektor, eine eigene Kabelf\u00fchrung und eine eigene elektronische Schaltung verf\u00fcgt.\u00a0Als Detektoren werden \u00fcblicherweise hochempfindliche Bortrifluorid (BF\u00a03<\/sub>\u00a0)\u00a0-Proportionalz\u00e4hler\u00a0eingesetzt<\/a>\u00a0.\u00a0Im Allgemeinen sind Proportionalz\u00e4hler in der Lage,\u00a0Partikel zu identifizieren<\/strong>\u00a0und Energie zu messen (Spektroskopie).\u00a0Die Impulsh\u00f6he reflektiert die von der einfallenden Strahlung im Detektorgas abgelagerte Energie.\u00a0Somit ist es m\u00f6glich, die gr\u00f6\u00dferen Impulse zu unterscheiden, die von\u00a0Alpha-Partikeln erzeugt werden<\/a>(erzeugt durch (n, alpha) -Reaktionen) aus den kleineren Pulsen, die durch\u00a0Betateilchen<\/a>\u00a0oder\u00a0Gammastrahlen erzeugt werden<\/a>\u00a0.<\/p>\n

Diese\u00a0BF\u00a03<\/sub>\u00a0-Detektoren<\/strong>\u00a0erzeugen eine Impulsrate, die proportional zum thermischen Neutronenfluss am Detektor ist.\u00a0Diese Kan\u00e4le werden typischerweise \u00fcber einen Z\u00e4hlbereich\u00a0von 0,1 bis 10\u00a06<\/sup>\u00a0Z\u00e4hlungen pro Sekunde verwendet<\/strong>\u00a0, variieren jedoch je nach Reaktordesign.\u00a0Diese Excore-Detektoren befinden sich normalerweise in Instrumentensch\u00e4chten im Prim\u00e4rschild (Betonschild) neben dem Reaktorgef\u00e4\u00df.<\/p>\n

Das Instrument f\u00fcr den Quellenbereich \u00fcberwacht und zeigt den Neutronenflusspegel des Reaktorkerns und die Rate an, mit der sich der Neutronenfluss w\u00e4hrend einer\u00a0Reaktorabschaltung<\/a>\u00a0und der\u00a0Anfangsphase des Startvorgangs<\/strong><\/a>\u00a0\u00e4ndert\u00a0.\u00a0Sie sind sehr wichtig f\u00fcr die \u00dcberwachung der Unterkritikalit\u00e4t beim Nachf\u00fcllen von Kraftstoff, wenn eine\u00a0unterkritische Multiplikation<\/a>\u00a0stattfindet.\u00a0Der Neutronenfluss wird in Anzahl pro Sekunde (cps) angegeben.\u00a0Die \u00c4nderungsrate der Neutronenpopulation wird als\u00a0Startrate<\/a>\u00a0(SUR) angegeben, die als die Anzahl der Faktoren von zehn definiert ist, die sich in einer Minute \u00e4ndern.\u00a0Daher sind die Einheiten von\u00a0SUR<\/strong>\u00a0Zehnerpotenzen pro Minute oder\u00a0Zehnerpotenzen\u00a0<\/strong>pro Minute<\/strong>\u00a0(\u00a0dpm<\/strong>\u00a0).<\/p>\n

Es gibt zwei Hauptprobleme bei der Instrumentierung des Quellbereichs:<\/span><\/p>\n